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Impresión 3D - Fabricación aditiva
Factores como calidad, la fiabilidad y la flexibilidad inciden también en el coste final de producción

Desvelando los costes ocultos de la fabricación

Henrike Wonneberger, directora de Operaciones y cofundadora de Replique

27/07/2022
Cuando piensan en los costes de una pieza, muchos ingenieros y compradores tienden a tener sólo una cosa en mente: los costes de producción. Así, las nuevas tecnologías como la impresión 3D/fabricación aditiva suelen considerarse caras. Sin embargo, los costes de producción son sólo la punta del iceberg. Hay otros factores importantes que están ocultos y son más difíciles de evaluar. Entre ellos se encuentran parámetros como la calidad, la fiabilidad y la flexibilidad.

Para entender el coste real de una pieza es necesario descubrir lo invisible y mirar el coste total de propiedad (TCO). El TCO describe todos los costes directos e indirectos a lo largo de la vida útil de una pieza: desde el diseño, la compra, el envío, la producción, la logística y el inventario, la devolución... la lista continúa. Esto lo hace más complicado de definir, pero también es la métrica más precisa para comparar ciertas tecnologías de producción, como el moldeo por inyección y la impresión 3D.

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El desastre del diseño

La ‘regla del 10’ [1] establece que por cada etapa de montaje en la que no se detecta un defecto de diseño, cuesta diez veces más encontrarlo y resolverlo. Esto hace que sea muy necesario acertar con el diseño en el primer paso. Si se produce un error de diseño en el moldeo por inyección, hay que cambiar el molde creado, desechar las piezas ya producidas y almacenadas y empezar la producción desde cero. Desde luego, este no es el proceso más eficiente y sostenible.

La impresión 3D se considera una revolución en el diseño y la creación de prototipos. Los cambios en el diseño se pueden organizar rápidamente y sin los costes de crear nuevas herramientas. Además, puede trabajar bajo demanda, produciendo únicamente el número de piezas que se necesita, con lo que se reduce enormemente el impacto en los costes de un error de diseño en las diferentes etapas.

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La migraña de la fabricación

Para definir los costes de producción, es necesario examinar los costes fijos y variables. Los costes fijos describen los costes de inversión, como los de las herramientas y los moldes. En cambio, los costes variables aparecen por pieza, por ejemplo, los costes de energía y los salarios. En general, los costes de producción cambian drásticamente en función del volumen de producción.

La figura 1 muestra una comparación esquemática de los costes por unidad entre el moldeo por inyección y la impresión 3D, en función del volumen de producción. Ilustra un hecho bien conocido: cuanto menor es el volumen, más competitiva es la impresión 3D.

El moldeo por inyección requiere una inversión inicial relativamente alta en herramientas y equipos operativos. Una vez amortizados los costes de inversión iniciales, la fabricación tradicional suele ser más competitiva, ya que los costes por unidad siguen disminuyendo al aumentar el número de piezas. En cambio, la impresión 3D sólo requiere un archivo 3D. Esto hace que los costes por unidad sean más bajos para pequeños volúmenes de producción.

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Figura 1. Coste por pieza en función de volumen. Comparativa entre producción convencional vs impresión 3D.

Trampas en la cadena de suministro

Los costes relacionados con la cadena de suministro forman parte de la estructura de costes más oculta. Con la producción centralizada, los fabricantes de equipos originales deben tener en cuenta el envío hasta el lugar en el que se necesita la pieza, ya que pueden ser necesarios costosos envíos urgentes, así como la gestión de posibles interrupciones en las rutas de la cadena de suministro (una verdadera eventualidad, como han demostrado los recientes acontecimientos mundiales). Además, la carga tiene que pasar por la aduana, lo que puede llevar bastante tiempo. Como alternativa, los fabricantes de equipos originales pueden emplear una estrategia de producción descentralizada con varias instalaciones de fabricación más pequeñas situadas en todo el mundo. Sin embargo, esto requiere una mayor inversión en maquinaria y mano de obra. Para que la producción sea viable, hay que cumplir unas cantidades mínimas de pedidos, por lo que es necesario el almacenamiento. Las piezas pueden quedar obsoletas y tener que ser desechadas. Con unos costes de inventario que suelen oscilar entre el 12 y el 34% de los costes totales [2], el potencial de ahorro es evidente.

La fabricación aditiva, combinada con un inventario digital y una producción descentralizada, puede resolver varios retos de la cadena de suministro. Un inventario digital elimina los costes y riesgos del almacenamiento. Las piezas están disponibles siempre que se necesitan y pueden producirse bajo demanda. Con una red de producción descentralizada, las piezas pueden imprimirse en el lugar necesario. De este modo, la impresión 3D no sólo puede producir ahorros sustanciales, sino que también puede mitigar los riesgos de la cadena de suministro.

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Replique ofrece a los fabricantes de equipos originales un medio seguro y sostenible de proporcionar a los clientes piezas bajo demanda, en cualquier momento y lugar.

Costes indirectos

Hay otro aspecto que, aunque no encaja claramente en el marco de los costes fijos frente a los variables, sigue teniendo un gran impacto en la rentabilidad del proceso: los costes indirectos. Estos se definen como costes que no estaban previstos en el presupuesto y que pueden afectar negativamente a los cálculos del punto de equilibrio. En concreto, los costes indirectos suelen producirse como consecuencia de una avería u otros errores, y dependen en gran medida del plazo de entrega. Un minuto de inactividad en la industria del automóvil puede costar, por ejemplo, hasta 22.000-50.000 dólares, según Thomas.

En estas situaciones en las que el tiempo es un factor crítico, la impresión 3D desempeña además un papel importante a la hora de mitigar el riesgo de retrasos en las entregas (debido a la interrupción de la cadena de suministro), ya que la pieza puede producirse fácilmente en cualquier granja de impresión local cercana al consumidor. Incluso en el caso de piezas de gran volumen, en las que la fabricación tradicional suele ser la solución más rentable, establecer la impresión 3D como método de fabricación complementario puede resultar económicamente atractivo, ya que ofrece al fabricante de equipos originales la capacidad de reaccionar rápidamente en caso de emergencia. Por supuesto, para beneficiarse de esto, que el OEM necesitará el socio adecuado con una red de proveedores fiables que trabajen con calidad industrial.

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La impresión 3D se considera una revolución en el diseño. Los cambios se pueden organizar rápidamente, sin los costes de crear nuevas herramientas.

Reducción del coste total de propiedad con la ayuda de plataformas de impresión 3D

Afortunadamente, ahora hay empresas que pueden llevar a cabo todo el proceso en nombre de los OEM. Mi empresa Replique, por ejemplo, ofrece una solución integral para los OEM, desde el diseño, la cualificación, el almacenamiento digital y la producción descentralizada bajo demanda. Para los OEM vale la pena investigar un poco las opciones disponibles para reducir significativamente los costes mediante la impresión 3D. Al fin y al cabo, ¿quién no estaría a favor de renunciar a la complejidad de la producción y la manipulación de las piezas y, al mismo tiempo, variabilizar y reducir su coste total de propiedad?

Henrike Wonneberger, directora de operaciones y cofundadora de Replique, que forma parte del venture builder de BASF, ofrece una plataforma de impresión 3D industrial que permite a los fabricantes de equipos originales suministrar piezas bajo demanda en cualquier momento y lugar a sus clientes a través de una red de impresión 3D global, descentralizada y segura.

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Referencias

[1] https://articles.bplans.com/the-rule-of-10-for-product-design/

[2] Lambert, D.M.; Stock, J.R. Strategic Logistics Management; Irwin: Homewood, IL, USA, 1993; Volume 69

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